CN110284624A - 一种由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，属于结构工程技术领域；所述剪力墙包含矩形钢管混凝土构件或带对拉螺栓的钢管混凝土构件、波形钢板以及C形截面冷弯型钢竖向边缘构件；矩形钢管混凝土构件采用冷弯成型的矩形钢管混凝土构件或焊接组成的矩形钢管混凝土构件；多个钢管混凝土构件或多个带对拉螺栓的钢管混凝土构件与波形钢板依次焊接连接，形成剪力墙的主要承力骨架；由钢管混凝土构件与波形钢板直接焊接组成的剪力墙，在上、下剪力墙拼接时其截面板件均可直接连接，克服了连续多空腔剪力墙的内隔板在拼接时不能直接连接而造成的轴力传递中断的缺点，极大地提高了材料的利用效率；具有承载效率高、平面布置灵活等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，属于结构工程技术领域。
背景技术
剪力墙结构具有抗侧刚度大、承载力高、抗震性能好等优势，在高层民用建筑中有广泛应用。钢筋混凝土剪力墙是最早应用的剪力墙单元，其使用热度至今仍然不减，但由于混凝土材料具有脆性破坏的特征，在地震作用下延性不佳。钢板剪力墙相较钢筋混凝土剪力墙，在承载力和延性方面均有所提高，并具有良好的滞回性能和耗能能力。但为了充分发挥钢板剪力墙力学性能和经济性能方面的优势，钢板厚度不宜过大，且需采取一些措施，防止钢板墙过早出现屈曲而不屈服，如设置加劲肋、混凝土盖板或采用波形钢板等。之后迅速发展起来的钢板与混凝土所组成的各种形式的剪力墙，因其能通过组合效应，充分发挥钢和混凝土两种材料各自的优势，在高层建筑市场中应用比较活跃。其中，以平钢板-混凝土组合墙、钢管束-混凝土组合墙和波形钢板-混凝土组合墙在工程建设中应用最多。平钢板包裹混凝土所组成的剪力墙，在浇筑混凝土时需要支撑模板，施工措施费较高，为保证平钢板的受力性能，往往还需要较为密集地布置剪力连接件，会影响内部混凝土的填充，并且墙体破坏时仍不能避免其发生脆性断裂，延性不佳。钢管束-混凝土组合墙由多个C形截面冷弯型钢依次焊接所组成，自然焊接工作量较大，生产效率低下，特别当上、下两块组合墙连接时，在其对接位置内部的竖向板件难以焊接，故不能连续贯通，导致内部的竖向板件不能直接传递轴向力。波形钢板-混凝土组合墙则需要独立地制作波形钢板，还需要特制对穿螺栓，如果手工组装，工厂效率不高，如果采用自动化和智能化生产线，还需要进一步研制相应的设备。
鉴于上述问题，有必要设计一种新型组合剪力墙，在保证承载力和延性的同时，提高生产效率，降低施工难度和建设成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，剪力墙主体由间隔布置的矩形钢管混凝土构件和波折棱线水平放置的波形钢板组成，钢管混凝土构件主要承受轴力和弯矩，波形钢板主要承受剪力。如需与钢梁连接，剪力墙端部可焊接C形截面冷弯型钢竖向边缘构件，所述C形截面冷弯型钢竖向边缘构件内部与钢梁连接区域布置非贯通横向水平隔板，并内填混凝土，以保证墙梁连接的可靠。
本发明提出的由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，包含矩形钢管混凝土构件1、带对拉螺栓的钢管混凝土构件2、方钢管混凝土构件3、波形钢板4、矩形钢管5、方钢管6、C形截面冷弯型钢竖向边缘构件7、混凝土8、钢梁9、横向水平隔板10及高强螺栓11；所述矩形钢管混凝土构件1由矩形钢管5内填混凝土8构成，当矩形钢管混凝土构件1截面长宽比大于2时，可在长边对拉高强螺栓11，形成带对拉螺栓的钢管混凝土构件2；所述波形钢板4与矩形钢管混凝土构件1或带对拉螺栓的钢管混凝土构件2依次焊接连接；所述C形截面冷弯型钢竖向边缘构件7布置在剪力墙端部，用于连接钢梁9，在C形截面冷弯型钢竖向边缘构件7内部与钢梁9连接区域布置非贯通横向水平隔板10，并内填混凝土8。
所述矩形钢管5和方钢管6可为冷弯成型或焊接成型。
所述波形钢板4波折棱线水平放置。
所述波形钢板4可为冷轧成型的波浪形钢板4-1、梯形波折钢板4-2或矩形波折钢板4-3。
所述方钢管混凝土构件3用在剪力墙平面布置形式为L形和T形时的墙肢连接处，由方钢管6内填混凝土8构成。
所述横向水平隔板10三面围焊于C形截面冷弯型钢竖向边缘构件7内部。
所述横向水平隔板10有2块，分别布置在钢梁9上翼缘、下翼缘相应位置。
所述波形钢板4与矩形钢管混凝土构件1或带对拉螺栓的钢管混凝土构件2采用焊接连接。
所述波形钢板4与方钢管混凝土构件3采用焊接连接。
所述C形截面冷弯型钢竖向边缘构件7与矩形钢管混凝土构件1或带对拉螺栓的钢管混凝土构件2采用焊接连接。
所述C形截面冷弯型钢竖向边缘构件7在与矩形钢管混凝土构件1或带对拉螺栓的钢管混凝土构件2连接的位置稍向内弯折，避过冷弯成型矩形钢管5角部塑性变形较大的位置或焊接成型矩形钢管5焊缝位置，减小焊接残余应力的不利影响。
本发明提出的一种由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，具备以下优点：
(1)冷弯成型矩形钢管与方钢管均属于型材，市场多为成品供货，而且品种和规格多样，不需要独立制作，可节约成本；焊接成型矩形钢管与方钢管，取材容易，加工方便，成本亦较低。
(2)钢管混凝土构件之间通过波形钢板连接，波形钢板波折棱线水平放置，在水平方向抗弯刚度大，与钢管混凝土构件协同受力性能好。
(3)波形钢板面外刚度大，整体构件加工运输时不易变形，制作与安装精度易于控制。
(4)多个钢管混凝土构件与波形钢板依次连接，不会形成连续内空腔截面，此时当上、下剪力墙对接时，所有截面板件均可直接焊接，不存在由于空腔内部的竖向板件不能直接对焊所产生的轴力传递问题。
(5)剪力墙中的钢管混凝土构件与波形钢板形成整体，钢管混凝土构件主要承担轴向压力和弯矩，而波形钢板仅承受剪力作用，二者结合承载效率高。
附图说明
图1-1为由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙一种典型构造形式的正视图：一字形布置，梯形波折钢板；
图1-2为由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙一种典型构造形式的正视图：一字形布置，梯形波折钢板，对拉高强螺栓；
图2-1为由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙一种典型构造形式的俯视剖面图：一字形布置；
图2-2为由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙一种典型构造形式的俯视剖面图：一字形布置，对拉高强螺栓；
图2-3为由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙一种典型构造形式的俯视剖面图：L形布置，对拉高强螺栓；
图2-4为由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙一种典型构造形式的俯视剖面图：T形布置，对拉高强螺栓；
图3为波形钢板截面形式示意图。
具体实施方式
下面结合附图1～3，详细说明本发明的实施方式，所述内容为对本发明的解释而不是限定。图中：
1——矩形钢管混凝土构件；
2——带对拉螺栓的钢管混凝土构件；
3——方钢管混凝土构件；
4——波形钢板；
4-1——波浪形钢板；
4-2——梯形波折钢板；
4-3——矩形波折钢板；
5——矩形钢管；
6——方钢管；
7——C形截面冷弯型钢竖向边缘构件；
8——混凝土；
9——钢梁；
10——横向水平隔板；
11——高强螺栓。
如图1～2所示，所述由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，含有矩形钢管混凝土构件1、带对拉螺栓的钢管混凝土构件2、方钢管混凝土构件3、波形钢板4、矩形钢管5、方钢管6、C形截面冷弯型钢竖向边缘构件7、混凝土8、钢梁9、横向水平隔板10及高强螺栓11。
所述矩形钢管混凝土构件1由矩形钢管5内填混凝土8构成，主要承受轴力和弯矩；所述波形钢板4波折棱线水平放置，布置在矩形钢管混凝土构件1之间，仅承受剪力，二者通过焊接连接，协同工作。
如图1所示，当剪力墙需要与钢梁连接时，在剪力墙端部布置C形截面冷弯型钢竖向边缘构件7，并在C形截面冷弯型钢竖向边缘构件7内部与钢梁8连接区域布置2块非贯通横向水平隔板10，分别位于钢梁9上翼缘、下翼缘相应位置，形成对墙梁节点的有效加强，C形截面冷弯型钢竖向边缘构件7形成的腔体内部同样需要内填混凝土；所述C形截面冷弯型钢竖向边缘构件7在与矩形钢管混凝土构件1连接的位置稍向内弯折，避过冷轧成型矩形钢管5角部塑性变形较大的位置或焊接成型矩形钢管5焊缝位置，减小焊接残余应力的不利影响。
如图2-1～2-4所示，所提出的剪力墙结构，通过各基本组成构件的组合变化，可形成一字形、L形、T形等平面布置形式；所述方钢管混凝土构件3由方钢管6内填混凝土8构成，用在剪力墙平面布置形式为L形和T形时的墙肢连接处；当矩形钢管混凝土构件1截面长宽比较大时，可在长边对拉高强螺栓11，形成带对拉螺栓的钢管混凝土构件2。
如图3所示，所述波形钢板4可为冷轧成型的波浪形钢板4-1、梯形波折钢板4-2或矩形波折钢板4-3。
Claims (6)
1.一种由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，包含矩形钢管混凝土构件(1)、带对拉螺栓的钢管混凝土构件(2)、方钢管混凝土构件(3)、波形钢板(4)、矩形钢管(5)、方钢管(6)、C形截面冷弯型钢竖向边缘构件(7)、混凝土(8)、钢梁(9)、横向水平隔板(10)及高强螺栓(11)；其特征在于，所述矩形钢管混凝土构件(1)或带对拉螺栓的钢管混凝土构件(2)与波形钢板(4)依次连接；所述C形截面冷弯型钢竖向边缘构件(7)位于剪力墙端部，用于连接钢梁(9)，在C形截面冷弯型钢竖向边缘构件(7)内部与钢梁(9)连接区域布置非贯通横向水平隔板(10)，其内填混凝土(8)；所述方钢管混凝土构件(3)布置在剪力墙平面布置形式为L形和T形时的墙肢连接处；当矩形钢管混凝土构件(1)截面长宽比大于2时，可在长边对拉高强螺栓(11)，形成带对拉螺栓的钢管混凝土构件(2)。
2.根据权利要求1所述的由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，其特征在于，所述矩形钢管(5)、带对拉螺栓的钢管混凝土构件(2)和方钢管(6)采用全冷弯成型或全焊接成型或冷弯和焊接联合成型。
3.根据权利要求1所述的由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，其特征在于，所述波形钢板(4)的波折棱线应水平放置。
4.根据权利要求1所述的由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，其特征在于，所述波形钢板(4)为冷轧成型的波浪形钢板(4-1)、梯形波折钢板(4-2)或矩形波折钢板(4-3)。
5.根据权利要求1所述的由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，其特征在于，所述C形截面冷弯型钢竖向边缘构件(7)与矩形钢管混凝土构件(1)或带对拉螺栓的钢管混凝土构件(2)焊接连接的位置处稍向内弯折，避开冷弯成型矩形钢管(5)角部塑性变形较大的位置或焊接成型矩形钢管(5)的角部焊缝位置。
6.根据权利要求1所述的由波形钢板与钢管混凝土构件组成的剪力墙，其特征在于，所述横向水平隔板(10)有2块，分别位于C形截面冷弯型钢竖向边缘构件(7)与钢梁(9)上翼缘、下翼缘相应位置。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190927 |